封闭抽排护坦可解决水垫塘内动水压力允许值△p增大对塘底板的破坏

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1、对混凝土拱坝设计规范SL282-2003上有关水垫塘内动水压力允许值△P的讨论水电工程在拱坝下流河床内为了消能和防冲设水垫塘，规范上规定水垫塘内动水压力允许值△P应小于（10-15）×9.81KPa，认为△P大于此值水流会把塘底板冲坏。因此，工程上为了安全，往往增设泄洪洞，以减小△P值。我们是多年从事水电工程泄水、消能、防冲设计的技术人员，我们当年第一个设计的葛洲坝、隔河岩等4个封闭抽排护坦，发表世界上第一篇岩基护坦设计的文章，第一篇泄水工程抗冲磨设计的文章，第一篇用工程地质和水力学相结合观点研究岩基冲刷的文章，第一个设计不对称宽尾墩加挑坎泄洪消能，有丰富的水电工程泄水、消能、防冲

2、设计经经验，对此设计规范上的△P限制，提出不同看法，供同行讨论。“封闭抽排护坦可解决△P增大对塘底板的破坏”一文，解决了△P增大水流对塘底板的破坏问题，突破了国家“七五”“八五”科技攻关的结论。现行规范突破后，大型水利、水电工程可不设泄洪洞，即节省投资，又简化了施工。如溪洛渡水电站若采用本文设计，可不设泄洪洞，节省投资十几亿元，经济效益显著。愿意研究此问题的单位，他们只需请有关专家审查即可。请有封闭抽排护坦设计经验的专家和“七五”“八五”科技攻关的专家指出文中存在问题，欢迎科研、高校、设计等同行对此问题研究、探讨。致礼长江水利委员会设计院枢纽处二室黄国强夏叶青另：文附后地址：湖北武

3、汉市解放大道1863号邮政编码：4300102012年8月30日Huangwen199771@yahoo.com.cn电话：027-82829230（家）6封闭抽排护坦可解决水垫塘内动水压力允许值△P增大对塘底板的破坏1、问题的提出十年前见到某大型水电工程因混凝土拱坝设计规范SL282-2003要求下游水垫塘内动水压力允许值△P应小于15×9.81Kpa，而增设几条泄洪洞，于是写了“减少或取消泄洪洞的研究”一文；后来又见一些水电工程也因△P应小于15×9.81Kpa而增设泄洪洞，在西南高山峡谷地区一条泄洪洞需几亿元的投资，于是就写了“水垫塘内动水压力允许值△P可以大于15×9.81

4、Kpa”一文；为了探讨规范上的规定是否合理，于是又写了“关于水垫塘内动力压力允许值△P的取值问题”一文（两文先后登在“水电与新能源”期刊上）；最近有一些水电工程设计因△P不能大于15×9.81Kpa而增设泄洪洞，于是就写了本文。本文的理念与现行规范上的规定，△P应小于（10-15）9.81Kpa，完全不同。2、对规范上有关△P的讨论在(SL282-2003）砼拱坝设计规范上，正文中没有谈到△P的问题，只是在条文说明中从第119页第10行到第122页倒6行谈到△P的问题。有两种意见，一是△P应小于（10-15）×9.8KPa（以下简称甲方）；二是△P可以大于(10-15）×9.81K

5、Pa。（以下简称乙方）。甲方意见如下：“关于冲击动水压力允许值。结合二滩工程和小湾工程的国家“七五”、“八五”科技攻关，对冲击动水压力允许值问题进行了专门研究，取得了大量的成果。攻关成果将冲击动水压力允许值作为水垫塘水深和板块稳定设计的控制性指标，并将该指标定为（10-15）×9.81KPa。理由有三个：一是，15×9.81KPa的冲击压力大致相当于冲击流速20m/s，按V=7计算，D约为8m，这与目前护坦板块的当量球径相当。二是，从大量试验研究成果看，混凝土板块的脉动上举力与冲击动水压力密切相关，冲击动水压力越大，脉动上举力也越大，板块的稳定性就越差。三是，从抗冲蚀破坏的角度看，

6、混凝土足以抵抗20m/s的射流冲击。因此，认为以（10～15）×9.81KPa作为冲击动水压力允许值是合适的。”对甲方的意见讨论如下：2.1、对甲方第一个理由的讨论2.1.1、冲在塘底板上的力是Pmax不是△P。2.1.2、护坦板块的设计有各种公式[1]，但从未用过公式V=7。此公式是球体与流速之间的关系式。而对于长十几米，宽十几米，厚几十厘米到几米的护坦板，把它概化成球体，能用这种关系式吗？2.1.3、若甲方认为Pmax冲在板端头缝内，使板移动破坏。则在板缝上作止水就可解决此问题。2.2、对甲方第二个理由的讨论62.2.1、水力学专业作水垫塘水工模型试验时，用砂模拟基岩。塘底板放

7、在模型砂上，板间不作止水。在塘内翻滚区紧靠冲击区的底板承受的力，有板的浮容重P1，板上、板下面上的脉动压力P3，冲击区内的最大冲击动水压力Pmax，它们是经结构缝传到板下面面上的。板的安全系数K用下式（1）计算：（1）从上式可知K值很小，远远小于1.0。底板很容易被冲毁。一块板冲起，形成深坑。由于砂的水下安息角的作用，整个塘内冲成深坑。其次Pmax愈大，P3也愈大。Pmax、P3愈大，而K值也愈小。用文的第三部分解决此问题，即板间设止水。塘内的Pmax、P3均进不到板